通风与空调工程第二版 习题答案711章Word文件下载.docx
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(1)夏季空气处理过程
图7—2二次回风系统夏季空调过程
(2)冬季空气处理过程
图7—3二次回风系统夏季空调过程
(a)系统图示(b)h—d图
6.答:
二次回风空调系统与一次回风相比较,系统处理流程复杂,运行管理不便。
但是其用二次混合过程代替了再热过程,节能效果明显。
7.答:
普通集中式空调系统的划分原则是:
(1)属于下列情况之一的空气调节区,宜分别或独立设置空调系统:
1)使
用时间不同的空气调节区;
2)温湿度基数和允许波动范围不同的空气调节区;
3)对空气的洁净要求不同的空气调节区;
4)有消声要求和产生噪声的空气调节
区;
5)空气中含有易燃易爆物质的空气调节区;
6)在同一时间内必须分别进行
供热和供冷的空气调节区,如不同朝向空气调节区、周边区与内区等。
(2)尽量减少风管长度和风管的重叠,便于施工安装和运行调试。
(3)空调系统不宜过大,应当使用经济、灵活,运行管理和维修方便。
一个
系统的风量一般不超过30000~50000m3/h。
8.答:
风机盘管空调系统有三种新风供给方式:
靠室内机械排风渗入新风、墙洞
引入新风和独立新风系统。
9.答:
诱导器系统中有一个关键设备叫诱导器。
诱导器也是一个末端装置,它由
静压箱、喷嘴、和冷热盘管等组成。
经过集中处理的一次风首先进入诱导器的
静压箱,然后以很高速度自喷嘴喷出。
由于喷出气流的引射作用,在诱导器内
形成负压,室内回风(称为二次风)就被吸入,然后一次风与二次风混合构成了
房间的送风。
10.答:
与集中式空调系统相比,分散式空调系统具有以下特点:
(1)结构紧凑、体积小、占地面积小、自动化程度高等优点。
(2)由于机组的分散布置,可以使各空调房间根据自己的需要停开各自的空调机组,以满足各种不同的使用要求,所以,机组系统的操作简单,使用灵活方便;
同时,各空调房间之间也不互相污染、串声,发生火灾时,也不会通过风道蔓延,对建筑防火非常有利。
(3)机组系统对建筑外观有一定影响。
安装房间空调机组后,经常破坏建筑
物原有的建筑立面。
另外,噪声、凝结水、冷凝器热风对环境会造成污染。
(4)空调机组的制冷性能系数较小。
同时,机组系数不能按室外一般气象参
数的变化和室内负荷实现全年多工况节能运行调节,过渡季也不能使用全新风。
分散式空调系统主要有三种应用方式:
个别方式、多台合用方式和集中化使用方式。
11.答:
变风量空调系统的末端装置有:
节流型末端装置、旁通型末端装置和诱
导型末端装置三种。
12.答:
变风量空调系统与定风量空调系统相比较有以下特点:
(1)运行经济,由于风量随负荷的减小而降低,所以冷量、风机功率能接近
建筑物空调负荷的实际需要,在过渡季节也可以尽量利用室外新风冷量。
(2)各个房间的室内温度可以个别调节,每个房间的风量调节直接受装在室
内的恒温器控制。
(3)具有一般低速集中空调系统的优点,如可以进行较好的空气过滤、消声
等,便于集中管理。
(4)不像其他系统那样,始终能保持室内换气次数、气流分布和新风量,当
风量过低而影响气流分布时,则只能以末端装置再热来代替进一步减少风量。
13.【解】
一.夏季空气处理过程
(1)计算室内热湿比:
(2)确定送风状态点:
在h—d图上根据tN=22℃,φN=60%确定N点,hN=47.1kJ/kg,dN=9.9g/kg。
过N点做ε=8290线,根据空调精度取送风温差ΔtO=6℃,得送风状态点O为:
tO=16℃,dO=8.9g/kg。
(3)求送风量:
(4)确定新回风混合状态点:
由新风比0.3(即GW=0.3G)和混合空气的比例关系可直接确定出混合点C的位置:
hC=57.7kJ/kg。
(5)空调系统所需的冷量为:
(6)求夏季所需的再热量:
二.冬季空气处理过程
取冬季送风量
。
冬季送风参数计算如下:
,冬夏季机器露点相同。
根据
可以算出
,将已知数据代入上式将有
解之可得
=25.9℃。
(3)检查是否需要预热
由于
,所以需要预热。
(4)确定新风预热后状态点
由
点作等d线与
线交于
点,
点为所求。
(5)确定新风与一次回风混合状态点
N与
点连线与
线交点即为
℃
(6)求系统冬季需要的预热量
(7)求系统冬季需要的再热量
图7—4第11题计算用图
14.【解】
根据夏季和冬季的室外空调计算参数可在h—d图上分别确定出夏季和冬季的室外状态点W和W′,并可查得hW=84.8kJ/kg,hW′=-10.5kJ/kg,如图7—5所示。
一.夏季空气处理过程
在h—d图上根据tN=22±
1℃,φN=60±
5%确定N点,hN=47.2kJ/kg,dN=9.8g/kg。
过N点做ε=8310线,与φ=95%的曲线相交得L点:
tL=11.5℃,hL=31.8kJ/kg。
根据空调精度取送风温差ΔtO=7℃,得送风状态点O为:
tO=15℃,hO=36.8kJ/kg,dO=8.55g/kg。
(3)求送风量G:
(4)计算二次回风量G2:
(5)计算通过喷水室的风量GL:
(6)确定空调房间的新风量GW:
由于室内有局部排风,补充排风所需的新风量所占风量的百分数为:
式中1.146是35℃时空气的密度。
计算出的新风比已满足一般卫生要求,同时注意当新风量根据排风量确定时,车间并未考虑保持正压。
(7)确定一次回风量G1:
(8)确定一次回风混合点C:
hC线与
连线的交点C就是一次回风混合点。
(9)计算空调系统所需的冷量Q:
2.冬季空气处理过程
(1)确定冬季室内热湿比
和送风状态点O′:
由于冬、夏季室内散湿量相同,当冬、夏季采用相同的送风量时,冬、夏季的送风焓湿量应相同,即
送风焓湿量线
与
的交点就是冬季送风状态点O′。
该送风状态点的
,
=27.0℃。
(2)由于N、O、L点的参数与夏季相同,即一次混合过程与夏季相同。
因此可按夏季相同的一次回风混合比来确定冬季一次回风混合状态点C′。
由混合定律,一次回风混合状态点C′的焓值为:
由于
,一次回风混合状态点位于过机器露点的等焓线的下方,所以应设置预热器。
(3)确定加热器的加热量:
一次混合后的预热量:
二次混合后的再热量:
所以冬季所需要的总加热量:
图7—5第14题计算用图
第八章净化空调
1.答:
空气中的含尘浓度有三种表示方法:
(1)质量浓度:
是指单位体积空气中含有灰尘的质量,常用单位为mg/m3。
(2)计数浓度:
是指单位体积空气中含有灰尘的颗粒数,常用单位为粒/m3或粒/L。
(3)粒径颗粒浓度:
是指单位体积空气中含有的某一粒径范围内的灰尘颗粒数,常用单位为粒/m3或粒/L。
根据国家标准,空气过滤器按其过滤效率分为粗效、中效、高中效、亚高效和高效五种类型。
其中高效过滤器又细分为A、B、C、D四类。
工程中常见的有粗效、中效和高效过滤器。
目前,应用于民用建筑的空气净化技术主要有:
机械过滤、吸附净化、静电除尘、负离子净化、低温等离子净化和光催化等。
机械过滤结构简单,在集中、
半集中空调系统中应用较广泛。
其缺点是阻力大,能耗高,滤料需要定期更换。
活性炭由于对室内绝大多数的气态污染物都有显著的吸附性能,在空气净化领域得到了广泛应用。
但活性炭吸附层吸附容量有限,更换频繁,且更换下来的滤料容易造成二次污染。
静电净化阻力小,效果好,但无法去除空气中的气态污染物。
负离子在调节空气中正、负离子浓度比的同时还可吸附空气中的尘粒、烟雾、病毒、细菌等生物悬浮污染物,变成重离子而沉降,达到净化的目的。
其缺点是容易扬灰,造成二次污染。
低温等离子体技术方法无法去除颗粒物,无法彻底降解污染物。
光触媒(TiO2)把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2),可以彻底降解有机污染物;
其缺点是无法去除颗粒污染物,光催化效率不高。
过滤效率是衡量过滤器捕获尘粒能力的一个特性指标,是指在额定的风量下,过滤器捕获的灰尘量与过滤器前空气含尘量之比。
穿透率是指过滤后空气的含尘浓度与过滤前空气的含尘浓度之比的百分数,用P来表示。
穿透率可以明确表示过滤器前后的空气含尘量,用它来评价比较高效过滤器的性能较直观。
穿透率与过滤效率关系是P=1-η。
5.答:
净化空调与一般空调的主要区别有:
(1)设计参数:
从温湿度来说,舒适性空调室内温湿度的确定只考虑人员的舒适性要求,而净化空调不仅要考虑舒适性,更重要的是要保证工艺所要求的特殊的温度、湿度环境(包括减少静电荷)。
除了温湿度以外,净化空调的设计参数还包括室内外的发尘量和发菌量。
(2)负荷特性:
对一些高级别的洁净室,室内工艺设备的散热负荷和设备排风引起的新风负荷占主要部分,其次是空调系统中循环风机的动力负荷,维护结构传热、照明、人体散热等传统空调负荷只占总负荷的10%左右。
(3)送风量:
洁净室的送风量应取下面三项的最大值:
保证空气洁净度的送风量;
根据热湿负荷计算确定的送风量;
向洁净室内供给的新鲜的空气量。
但是通常第一项总是最大的,这是净化空调的特点,洁净风量对于消除余热余湿是足够的。
6.答:
净化空调系统可分为集中式净化空调系统、半集中式净化空调系统和分散式净化空调系统三种类型。
集中式净化空调系统是指所有的空气净化处理设备都集中设置在空调机房内,被处理空气通过送回风管道输配到各洁净房间,并形成循环。
半集中式净化空调系统主要由集中送风处理室和室内局部处理设备(又称末端装置)所组成。
分散式净化空调系统是指把热湿处理设备和各级过滤器集中组合在一个箱体内,并将其分散设置在洁净室内或相邻的房间、走廊等处所形成的净化空调系统。
7.答:
净化空调系统的节能措施
(1)设计时应节能降耗:
优化洁净区域布局、调低送风速度、控制排风量;
(2)改变温、湿度基数
(3)降低送风系统阻力
第九章空调风系统
空调风系统风道设计计算的目的是,在保证要求的风量分配前提下,合理确定风管布置和截面尺寸,并计算系统的阻力,使系统的初投资和运行费用综合最优。
由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力或沿程阻力,克服摩擦阻力而引起的能量损失称为沿程压力损失,简称沿程损失。
空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失,称为局部阻力,克服局部阻力而引起的能量损失,称为局部压力损失,简称局部损失。
3.【解】方法一:
利用附录9-1,在横坐标上找到L=10000m3/h的点,画平行于纵坐标的直线和风道直径800mm的斜线相交,从交点水平向左,在K=0.15mm纵坐标上查到:
Rm=0.45Pa/m,从交点处也可得出风速v=6m/s,动压头Pd=21Pa。
方法二:
利用附录9-2查得Rm=0.43Pa/m,也可得出风速v=6m/s,动压头Pd=21.60Pa。
4.【解】方法一:
风管内空气流速
m/s
流速当量直径
m
根据v=5m/s,Dv=0.44m,K=3mm查附录9-1得Rm=1.2Pa/m。
温度修正系数
所以,
Pa/m
流量当量直径
根据L=3600m3/h,DL=0.49m,K=3mm查附录9-1得Rm=1.2Pa/m。
方法三:
查附录9-3得,K=0.15mm时,Rm=0.64Pa/m
粗糙度修正系数
如果某一圆形风管中的空气流速与矩形风管的空气流速相等,且两风管的比摩阻Rm值相等,此时圆形风管的直径就称为矩形风管的流速当量直径。
如果某一圆形风管中的空气流量与矩形风管的空气流量相等,且两风管的比摩阻Rm值相等,此时圆形风管的直径就称为矩形风管的流量当量直径。
在通风系统中,局部阻力所造成的能力损失占很大的比例,甚至是主要的能力损失,所以在设计和施工时应尽量减小局部阻力,减少能耗,通常采取以下措施:
(1)在工程上应该尽量避免风道断面的突然变化,管道变径时尽量利用渐扩管和渐缩管来代替突扩和突缩。
渐扩管和渐缩管的开口角α≤45°
为宜,最好在8~10°
(2)布置管道时,应力求管线短直,减少弯头。
圆形风管弯头的曲率半径一般应大于1~2倍管径。
矩形风管弯头的长宽比愈大,阻力愈小,应优先采用。
必要时可在弯头内部设置导流叶片,以减小阻力。
应尽量采用转角小的弯头,用弧弯代替直角弯。
(3)为减小三通的局部阻力,应尽可能使支管与干管的夹角不超过30°
(4)风管与风机的连接要合理,避免有流速与流向的突然变化。
在风机进口前应尽量设置一定长度的直管段,其长度不小于管道直径。
风机出口后也要设置1.5倍管道直径以上的直管段,且出口后第一个管道转弯的方向应该和风机叶轮的旋转方向相同。
(5)气流从风管流出时,可以采用渐扩管(扩压管)来降低出口动压损失。
空气进入风管时会产生涡流而造成局部阻力,可采取措施减少涡流,降低局部阻力,
风管压力分布图的绘制方法是取一坐标轴,将大气压力作为零点,标出各断面的全压和静压值,将各点的全压、静压分别连接起来,即可得出。
图中全压和静压的差值即为动压。
8.答:
水力计算的主要任务是:
确定系统中各个管段的断面尺寸,计算阻力损失,选择风机。
有时是在风机的风量和风压确定的条件下来确定风管的断面尺寸。
9.答:
风管水力计算方法主要有三种:
假定流速法、压损平均法、静压复得法。
10.答:
第一步:
确定通风系统方案,绘制管路系统轴测示意图。
第二步:
在轴测图中对各管段进行编号,标注长度和风量。
通常把流量和断面尺寸不变的管段划分为一个计算管段。
第三步:
选定合理的气流速度。
第四步:
计算最不利环路。
第五步:
计算其余并联环路,并进行并联环路的阻力平衡计算。
第六步:
选择风机。
11.答:
当风管中流速较高,风管直径较小时,例如高速空调系统采用圆形风管。
当风管断面尺寸大时,为了充分利用建筑空间,通常采用矩形风管。
一般民用建筑空调系统都采用矩形风管。
12.答:
当风管在输送空气过程中冷、热量损耗大,又要求空气温度保持恒定,或者要防止风管穿越房间时对室内空气参数产生影响及低温风管表面结露,都需要对风管进行保温。
13.答:
气流组织,就是在空调房间内合理地布置送风口和回风口,使得经过处理后地空气由送风口送入室内后,在扩散与混合地过程中,均匀地消除室内余热和余湿,从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度,以满足生产工艺和人体舒适的要求。
14.答:
在空调工程中常见的射流多属于紊流非等温受限射流。
15.答:
常用送风口的型式有:
侧送风口、散流器、孔板送风口、喷射式送风口、旋流送风口等。
常用的回风口的型式有:
矩形网式回风口、篦板式回风口、格栅、百叶风口、条缝口等。
16.答:
空间气流分布的形式主要有上送下回、上送上回、下送上回和中送风四种。
17.答:
对于声音强度大而又嘈杂刺耳或者对某项工作来说是不需要或有妨碍的声音,统称为噪声。
噪声的发生源很多,空调工程中主要的噪声源是通风机、制冷机、机械通风冷却塔等。
18.答:
消声器是由吸声材料按不同的消声原理设计成的构件。
制作消声器的材料一般是吸声材料。
由于吸声材料的多孔性和松散性,能把入射在其上的声能部分地吸收掉。
当声波进入消声材料的孔隙,引起孔隙中的空气和材料产生微小的振动,由于摩擦和粘滞阻力,使相当一部分声能化为热能而被吸收。
19.答:
消声器根据不同消声原理可分为阻性型、共振型、抗性型和复合型等多种。
20.答:
空调工程中消除噪声和振动的措施包括:
在风机出口处装帆布软接头,管路上装设消声器,风机、冷水机组、水泵基础考虑减振,水泵的进出管路设隔振软管,在管道吊卡、支架、穿墙处采用隔振处理等。
第十章空调冷源设备与水系统
1.答:
按冷水机组的驱动动力不同可分为:
电力驱动和热力驱动冷水机组。
压缩式冷水机组按压缩机形式不同可分为:
活塞式、离心式、螺杆式和涡
旋式冷水机组;
按冷凝器的冷却方式可分为:
水冷式、风冷式和蒸发冷却式冷
水机组;
按使用的制冷剂种类不同,可分为:
氟里昂冷水机组和氨冷水机组。
吸收式冷水机组按热源方式不同可分为:
蒸气型、热水型和直燃型冷水机
组;
按所用工质不同可分为氨吸收式和溴化锂吸收式冷水机组;
按热能利用程
度不同又分为单效和双效吸收式冷水机组;
按各换热器的布置情况可分为单筒
型、双筒型和三筒型吸收式冷水机组;
按应用范围分为单冷型和冷热水型吸收
式冷水机组,通常按习惯将上述分类加以综合,如蒸气单、双效溴化锂吸收式
冷水机组、直燃式溴化理冷热机组等等。
2.答:
要合理选定机型和台数,须考虑以下因素或原则:
(1)建筑物的冷负荷大小,全年冷负荷的分布规律;
(2)当地的水源(包括水量、水温及水质)、电源和热源(包括热源性质、
品味高低)的情况。
(3)初投资和运行费用;
(4)冷水机组的特性(包括性能系数、尺寸大小、调节性能、价格、冷量范
围及使用工质等),见表10-1。
3.答:
空调冷热水系统是指将冷冻站或锅炉房提供的冷水或热水送至空调机组或末
端空气处理设备的水路系统。
空调冷热水系统主要有下面几种形式:
(1)按水压特性不同,可分为开式系统和闭式系统。
(2)按末端设备的水流程不同,分为同程式系统和异程式系统。
(3)按冷、热水管道的设置方式不同,可分为双管制、三管制和四管制系统。
(4)按水量特性不同,可分为定流量和变流量系统。
(5)按水系统中的循环水泵设置情况不同,可分为一次泵水系统和二次泵水
系统。
开式系统的优点是结构简单,不设置回水泵,且可以利用回水池,调节方便,
工作稳定。
缺点是水泵扬程要增加冷冻水送至用冷设备高度的位能,水泵耗电
量大;
又由于开式系统管道与大气相通,所以水质易受污染、管道较脏易堵塞、
易腐蚀。
闭式系统的优点是系统管路和设备不易产生污垢和腐蚀;
系统简单,冷损
失较小,且不受地形限制;
由于在系统的最高点设置膨胀水箱,整个系统充满
了水,冷冻水泵的扬程仅需克服系统的流动摩擦阻力,所以设备耗电较小。
5.答:
同程式系统是指系统每个循环环路的长度相同。
其特点是各环路的水流阻
力、冷量(或热量)损失相等或近似相等,这样有利于水力平衡,可以减少系
统调试的工作量。
异程式系统是指系统中水流经每个末端设备的流程都不同。
其特点是各环
路的水流阻力不相等,易产生水力失调;
但管路系统简单,投资较小。
双管制系统是指冷、热源利用一组供回水管为末端装置的盘管提供冷水或
热水的系统。
由于该系统简单实用,投资少,在我国高层建筑中得到了广泛的
应用。
三管制系统是指冷、热源分别通过各自的供、回水管路,为末端装置的冷
盘管和热盘管提供冷水和热水,而回水共用一根回水管路的系统。
由于该系统
末端控制较为复杂,末端设备处冷、热两个电动阀的切换较为频繁,回水分流
至冷冻机和热交换器的控制也相当复杂,且在过渡季节使用时,冷热回水同时
进入一根管道,混合损失较大,增加了制冷和加热的负荷,运行效益低。
上述缺点,三管制系统目前应用很少。
四管制系统是指冷、热源分别通过各自的供、回水管路,为末端装置的冷
盘管与热盘管提供冷水和热水的系统。
这种系统初投资较高,管道占用空间大,
但运行很经济,对室温的调节具有较好的效果,所以多用于对舒适性要求很高
的场合。
定流量系统是指空调水系统输配管路的流量保持恒定。
定流量系统比较简
单,系统的水量变化基本上由水泵的运行台数所决定。
但由于水泵的流量是按
最大负荷选定的固定流量,并且不能调节,在部分负荷时,既浪费了水泵运行
的电能,又增加了管路上的热损失,运行费用较高。
由于空调冷冻水系统在部
分负荷状态下运行的时间较长,所以定流量系统在经济上是不合理的。
变流量系统是指空调水系统中输配管路的流量是随着末端装置流量的调
节而改变的。
变流量水系统的耗电量比定流量系统小的多,特别适用于大型空
调水系统。
冷却水系统是指将冷冻机中冷凝器的散热带走的水系统,对于风冷式冷冻
环冷却水系统两种。
根据水与空气相对运动的方式不同,冷却塔可分为逆流式冷却塔和横流式
冷却塔两种。
冷却塔一般应放在通风良好的室外,在高层建筑中,多放在裙楼或主楼的
屋顶。
在布置时,首先要保证其排风口上方无遮挡物,避免排出的热风被遮挡
而由进风口重新吸入,影响冷却效果。
在进风口周围,至少应有1m以上的净
空,以保证进风气流不受影响,且进风口处不应有大量的高湿热空气的排气口。
冷却塔大都采用玻璃制造,难以达到非燃要求,因此要求消防排烟风口必须远
离冷却塔。
第十一章通风与空调节能新技术
蓄冷技术节约的不是能量,而是电费。
它是利用蓄能设备在空调系
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